同步振盪（Oscillatory signatures）在促進突觸可塑性和塑造神經元種群的功能結構中起重要的機械作用，在正常靜息大腦中，不同腦區的神經元集群通過同步振盪活動實現了信息的加工和整合。
阿爾茨海默病（AD）患者的腦電圖改變涉及多個腦震盪頻率，這些異常是否與AD神經病理學和認知能力相關？如何相關？近日，加州大學和明尼蘇達大學的Srikantan S. Nagarajan博士和Keith A.Vossel教授團隊合作發表了一篇題為Neurophysiological signatures in Alzheimer’s disease are distinctly associated with TAU, amyloid-β accumulation, and cognitive decline的研究論文，報道了在AD患者中使用了腦磁圖成像(MEGI)、帶有β-澱粉樣蛋白(Aβ)和tau示蹤劑的正電子發射斷層掃描(PET)以及認知評估來顯示與神經病理學異常相關的特定MEGI特徵的存在。
1.不同AD表型患者表現出不同的α節律和δ-θ節律？
圖1 不同神經表型的靜止狀態神經同步狀態
結果顯示，與年齡匹配的對照組相比，AD患者枕葉和顳頂皮質的α振盪（8至12 Hz）是不同步的，而額顳葉皮質的δ-θ振盪（2至8 Hz）在額葉和前顳頂皮質是超同步的。
每個AD表型都表現出特定的α低同步解剖模式：AD記憶消除/功能失調組（AD-AMN）在雙側後頂枕皮層中顯示了一個α同步低下的局灶性區域；原發進行性失語症的自閉變體組（AD-lvPPA）顯示左半球主要累及後顳皮層；後皮質萎縮（AD-PCA）組顯示雙側枕骨皮層α同步性低下，右半球相對較弱（圖1A）。與α低同步性形成鮮明對比的是，三種AD表型的δ-θ超同步性的解剖結構相似，並累及雙側前額葉和背額葉皮質以及頂葉後皮質（圖1B）。
2.α低同步性、δ-θ超同步性與tau和Aβ沉積具有不同的空間關聯
圖2 神經元同步性和氟羅西吡與11C-PIB攝取之間的空間共定位
使用tau示蹤劑氟羅西吡、Aβ示蹤劑11C-PiB發現α低同步性與tau沉積顯著共定位，並與氟羅西吡的攝取程度相關，解剖學分佈為雙側後顳皮和下顳皮以及左後頂葉皮層（圖2A）。相比之下，α低同步性與11C-PiB攝取之間存在較差的空間共定位性（圖2C）。此外，δ-θ超同步性和氟羅西吡和11C-PiB攝取之間的空間重疊模式相似，並與tau和Aβ示蹤劑攝取程度有關，解剖學主要涉及雙側額葉頂葉和後顳葉皮層（圖2B、圖2D）。
3.tau和Aβ沉積的程度明顯地調節了α低同步性和δ-θ超同步性
研究使用MEG, flortaucipir (tau) PET, 11C-PiB (Aβ) PET等3種成像模式進行分析，結果表明，tau和Aβ沉積對AD中特定振盪頻率內的神經同步有明顯的影響，α不受Aβ的影響而被tau負調製，而δ-θ被tau和Aβ的相互作用正或負調製。
4.α低同步與MMSE下降有關
通過使用線性混合模型分析來量化每個神經元同步性缺損與MMSE（Mini-Mental State Exam）表現之間的關係，發現與δ-θ超同步性相反，α低同步性受tau沉積量調節明顯，並且與代表AD表型變異性的tau沉積形態緊密相關。該研究推測α低同步性與AD患者的整體認知功能障礙程度相關。
綜上所述，該研究顯示了AD病理生理學頻率的特徵，表明來自MEGI的神經生理學方法可作為由tau和Aβ以及相關的認知能力下降介導的網絡中斷的敏感指標。為尋找神經生理指標作為AD早期生物標誌物提供依據，並促進可以使AD患者神經網絡同步正常化的新穎治療方法的開發。
參考文獻：
Ranasinghe KG, Cha J, Iaccarino L, et al. Neurophysiological signatures in Alzheimer's disease are distinctly associated with TAU, amyloid-β accumulation, and cognitive decline. Sci Transl Med. 2020;12(534):eaaz4069. doi:10.1126/scitranslmed.aaz4069
編譯作者：守望者 (Brainnews創作團隊)
校審：Victoria, Simon (Brainnews編輯部)
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